電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計[畢業(yè)設(shè)計論文doc]

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1、. 目 錄 1 概述 2 1.1 電鍍工藝 2 1.2 電鍍生產(chǎn)線 2 1.3 PLC和電鍍生產(chǎn) 3 2 電鍍生產(chǎn)線程序設(shè)計 3 2.1 輸入設(shè)備 3 2.2 輸出設(shè)備 3 2.3 I/O地址分配 4 2.4 PLC系統(tǒng)I/O口接線圖 5 2.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 11 2.6 PLC控制梯形圖設(shè)計 14 2.7 PLC梯形圖指令表 17 3操作面板設(shè)計圖 25 3.1 主控板安裝接線圖 25 3.2 控制板安裝接線圖 26 3.3 安裝調(diào)試 27 3.4 設(shè)計小結(jié) 27 參考目錄 28 電鍍自動生產(chǎn)線PLC控制程序設(shè)計 1

2、、概述 1.1 電鍍工藝 一件電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量除了要有好的成熟的電鍍工藝和品質(zhì)好的鍍液添加劑外。如何保證電鍍產(chǎn)品嚴(yán)格按照電鍍工藝流程運行和保證產(chǎn)品的電鍍時間則是決定電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)的重要因素。在電鍍生產(chǎn)線上采用自動化控制不但可以使電鍍產(chǎn)品的質(zhì)量和品質(zhì)得到保證。有效的減少廢品率。而且還可以提高生產(chǎn)效率和減輕工人的勞動強度。有這非常好的社會和經(jīng)濟效益。本文主要針對自動控制這一點進(jìn)行設(shè)計。在該生產(chǎn)線的控制中,采用了高可靠性,高穩(wěn)定性,編程簡單,易于操作。而且廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)線過程控制中的控制器 PLC。設(shè)計中實現(xiàn)了電鍍生產(chǎn)線的監(jiān)控系統(tǒng)的單周期運行,連續(xù)運行,和步進(jìn)運行三種工作方式,在工業(yè)

3、生產(chǎn)中有很重要的應(yīng)用。它可以給操作工人更多的選擇。同時有利于處理故障,有很強的實用性。最后用MCGS軟件對設(shè)計思路進(jìn)行了組態(tài)仿真,基本實現(xiàn)了電鍍監(jiān)控的全部功能。 1.2電鍍生產(chǎn)系 電鍍生產(chǎn)作為一種傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)自開始以來,幾十年間有了極大的發(fā)展。從早期的手工作坊式生產(chǎn)發(fā)展到今天的半自動化和全自動化,電鍍工業(yè)的進(jìn)步是長足的 巨大的,電鍍產(chǎn)品的種類和電鍍工藝的復(fù)雜程度也發(fā)生了巨大的變化,大到汽車,飛機小到生活用品金銀首飾,各式各樣的工業(yè)產(chǎn)品是離不開電鍍技術(shù),電鍍技術(shù)已發(fā)展成為一個重要的工程領(lǐng)域。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,電鍍產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)控制技術(shù)的發(fā)展也是突飛猛進(jìn)的,幾十年前,電鍍一個工件只需要一個渡槽,用兩

4、支電極通上電就完事,漸漸地人們意識到這樣的鍍法不能適應(yīng)復(fù)雜鍍層的要求,于是就開始生產(chǎn)線,引入一兩臺行車掛上工件,用繼電器控制技術(shù)控制行車運動,進(jìn)而實現(xiàn)不同鍍覆過程的有序進(jìn)行。按照要求在不同的鍍槽內(nèi)時間是不同的,鍍覆電流也是有所區(qū)別的,電流的大小事先設(shè)定,時間的長短由人為控制。因此這種生產(chǎn)線還是半自動生產(chǎn)線。隨著時間的推移和新技術(shù)的發(fā)展,人們漸漸地意識到這種生產(chǎn)線難以提高生產(chǎn)效率,因而在控制上開始考慮生產(chǎn)線的全自動化。控制的手段引入計算機控制,也就是人們所熟知的工業(yè)控制計算機系統(tǒng)〔PIC,用計算機實現(xiàn)對控制過程的參數(shù)預(yù)設(shè),參數(shù)檢測,數(shù)學(xué)運算等,在電流控制方面,采用晶閘管變流技術(shù),變頻器,高頻開關(guān)

5、電源新技術(shù),使得電流控制能按照生產(chǎn)工藝要求實現(xiàn)精確控制,隨著生產(chǎn)工藝要求的進(jìn)一步提高和生產(chǎn)過程的實際變化,人們覺得這種工控機有則明顯的弱勢,一方面要求生產(chǎn)工人具有一定的文化知識,要熟悉電腦操作,能是實現(xiàn)電腦維護(hù),另一方面工控機雖然為工業(yè)生產(chǎn)而設(shè)計的,但其可靠性和抗干擾能力等措施顯得有些不夠。 1.3 PLC和電鍍生產(chǎn) 隨著市場上新的數(shù)字技術(shù)和數(shù)字設(shè)備的發(fā)展,新的工控裝置PLC收到越來越來的青睞,PLC的應(yīng)用場合從早期的控制到后來的模擬控制等設(shè)備的外部控制模塊也有了很大的發(fā)展,出現(xiàn)了很多特殊功能模塊,這極大的豐富了PLC的功能,也極大了拓展了PLC的應(yīng)用空間。PLC技術(shù)引入電鍍產(chǎn)業(yè)以后,電鍍

6、產(chǎn)業(yè)有了較大的發(fā)展,近年來隨著生產(chǎn)的發(fā)展和不同產(chǎn)品工藝的要求,電鍍生產(chǎn)線過程在有些領(lǐng)域顯得相當(dāng)復(fù)雜,有許多線生產(chǎn)線構(gòu)成一條完整的生產(chǎn)線。這就要求各生產(chǎn)線之間能互聯(lián),應(yīng)而在有些地方級引入了網(wǎng)絡(luò)技術(shù),工業(yè)以太網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)里比較活躍值得信賴的一種。 2.1電鍍生產(chǎn)線基本情況 如圖2-1 所示,在電鍍生產(chǎn)線一側(cè)〔原位將待加工的零件裝入吊籃,發(fā)出信號,專用行車便提升前進(jìn),到規(guī)定槽位自動下降,并停留一段時間〔各槽停留時間預(yù)先按工藝設(shè)定后提升,行至下一個電鍍槽,完成電鍍工藝規(guī)定的每一道工序后,自動返回原位,卸下電鍍好的工件重新裝料。進(jìn)入下一個電鍍環(huán)節(jié)。 M1 M2 吊籃 5#槽 4#槽 1#

7、槽 2#槽 3#槽 SQ0 SQ7 SQ8 SQ9 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ1 SQ6 圖2-1 電鍍自動生產(chǎn)線示意圖 原位 2.2 電鍍生產(chǎn)線控制要求 （1） 拖動情況 電鍍行車采用兩臺異步電動機分別控制行車的升降和進(jìn)退。采用機械減速裝置。電動機數(shù)據(jù)：型號Y802-4 PN=0.75KW IN=2A n=1390r/min UN=380V <2>拖動控制要求 1、電鍍生產(chǎn)工藝應(yīng)能實現(xiàn)以下4種操作方式： 單周期：起動后,完成一次電鍍工作回到原位停止,等待。 連續(xù)循環(huán)：起動后,完成一次電鍍工作回到原位再連續(xù)工作

8、。 單步操作：沒按一次按鈕,執(zhí)行一個動作。 手動操作：用上升、下降、前進(jìn)、后退四個按鈕手動操作電鍍生產(chǎn)線的上升、下降、前進(jìn)和后退。 2、前后運行和升降運行應(yīng)能準(zhǔn)確停位,前后、升降運行之間有互鎖作用。 3、該裝置采用原距離操作臺控制行車運動,要求有暫停功能。 4、行車運行采用行車開關(guān)控制,并要求在1#和5#槽位有過限保護(hù)。 5、主電路應(yīng)有短路和過載保護(hù)。 行車升降電動機采用單項電磁閥制動,升降電動機和單項電磁閥并相接線。不需要單獨控制。由于每個槽位之間的跨度較小。行車在前后運行停車時要采用能耗制動。以保證能準(zhǔn)確停位。進(jìn)退電機的制動時間時2秒。1#到5#槽的停

9、留時間分別是11s 12s 13s 14s 15s 原位裝卸時間是為10秒。 6、對于不同的鍍件工藝不同,要求對電鍍槽位有選擇功能。 7、用信號燈顯示電鍍吊籃所在槽位和上下限位。 3.1主電路設(shè)計 3.2主電路分析： 電源開關(guān)QS為普通閘刀開關(guān)或組合開關(guān),用熔斷器FU作短路保護(hù),兩臺電動機均采用熱繼電器FR作為過載保護(hù),正反轉(zhuǎn)接觸器KM1——KM4控制。進(jìn)退電機M1的能耗制動電源由控制變壓器TC降壓后整流,由接觸器KM5接到電動機的繞組上。 2.4控制電路設(shè)計： 1、 確定輸入設(shè)備 過限保護(hù) SQ7 原位 SQ0槽位選擇S1 1#槽行程開關(guān)SQ1 槽位選擇S2 1#槽行程開關(guān)

10、SQ2槽位選擇S3 1#槽行程開關(guān)SQ3 槽位選擇S4 1#槽行程開關(guān)SQ4槽位選擇S5 1#槽行程開關(guān)SQ5 過限保護(hù) SQ6 上限位 SQ8 下限位 SQ9 手動 單步 連續(xù) 單周 停止 前進(jìn) 后退 上升〔起動下降〔暫停 2、 確定輸出設(shè)備 指示燈 Y0 ——Y7 M1電機正反轉(zhuǎn) Y10 Y11 M2電機正反轉(zhuǎn) Y12 Y13 能耗制動Y14 分配I/O點: 輸入 輸出 輸入設(shè)備及符號 PLC輸入點 輸出設(shè)備及符號 PLC輸出點 過限保護(hù)SQ7 X0 指示燈0 Y0 原位 SQ0 指示燈1 Y1 1# SQ1 S1 X1 指示燈2

11、 Y2 2# SQ2 S2 X2 指示燈3 Y3 3# SQ3 S3 X3 指示燈4 Y4 4# SQ4 S4 X4 指示燈5 Y5 5# SQ5 S5 X5 指示燈6 Y6 過限保護(hù) SQ6 指示燈7 Y7 上限位 SQ8 X6 下限位 SQ9 X7 手動 X10 前進(jìn) Y10 單步 X11 后退 Y11 連續(xù) X12 上升 Y12 單周 下降 Y13 停止 SB0 X13 制動 Y14 前進(jìn) SB1 X14 后退 SB2 X15

12、上升〔起動SB3 X16 下降〔暫停SB4 X17 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X10 X11 X12 X7 X13 X14 X15 X16 X17 COM SA SB0 SB1 SB2 SQ7 SB3 SB4 SQ0 SQ1 SQ5 SQ4 SQ3 SQ2 SQ6 SQ8 SQ9 過限保護(hù) 3# 4# 2# 1# 手動 下限位 上限位 過限保護(hù) 5# 4# 前進(jìn) 停止 單周 連續(xù) 單步 后退 上升〔起動 下降〔暫停 S1 S3 S2 S4 S5

13、 圖2-4 PLC接線圖 Y0 Y1 Y5 Y2 Y3 Y7 Y4 Y6 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 COM2M COM3 COM4 COM10 電源指示 KM2 KM1 KM2 KM1 KM4 KM3 KM3 KM4 220 V HL0 HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 QS （1） PLC輸入接線的設(shè)計 1、在電鍍行車中,為了防止行車在到達(dá)原位和末端時由于限位開關(guān)損壞而越過工作區(qū),設(shè)置了過限保護(hù)SQ6和SQ7。它們分別與原位和5#槽位的限位開關(guān)SQ0、SQ5并聯(lián),這樣可以

14、節(jié)省輸入點數(shù)。 根據(jù)要求對電鍍槽有槽位選擇功能,只需要使用5個槽位選擇開關(guān)S1——S5,分別和SQ1——SQ5串聯(lián)即可達(dá)到槽位選擇的目的。而不必占用輸入點。 2、行車控制有4個操作方式,用了三個輸入點,其中單周期控制方式,不用輸入點,可以簡化梯形圖和減少輸入點數(shù)。 3、手動操作采用單獨的控制按鈕。停止、前進(jìn)、后退、上升、下降分別對應(yīng)輸入點X13——X17。 〔2輸出控制接線的設(shè)計 Y0——Y7 用于顯示吊籃所在位置和上下限。 Y10——Y13用于進(jìn)退電機和升降電機的控制和保護(hù)。 X0 X0 M8040 Y0 SET S0 X16 X7 S0

15、X 6 Y12 S20 X16 S21 X6 X5 X5 PLS M1 PLS M2 X1 M3 M1 M2 M3 Y10 X2 X3 X4 X5 S23 X0 Y11 S22 M3 X0 Y13 X7 X7 S24 T0 K100 T1 K110 T2 K120 T3 K130 T4 K140 T5 K150 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T0 X12 X12 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 X0 X1 X2 X3 X4 X0 X5 梯形圖 控制電路分析： 指令表： 控制程序

16、分析 〔1自動控制程序設(shè)計 自動控制程序包括單周,連續(xù),單步3種控制方式。其中單周為最基本的控制方式。連續(xù)控制方式的程序設(shè)計,如圖 單周控制方式設(shè)計: 單周控制方式,即為從裝料到各槽位電鍍結(jié)束后退回原位,完成一個工作循環(huán)過程,當(dāng)?shù)趸@在原位時,原位X0及下限位開關(guān)X7動作,信號燈Y0亮,狀態(tài)器S0置位,等待起動命令。 按下起動按鈕X16、S20置位,Y12得電,吊籃上升,當(dāng)上升碰到上限位開關(guān)X6時,電路經(jīng)X5常閉接點使S21,Y12得電行車前進(jìn)行至1號槽X1動作,M2產(chǎn)生一個脈沖使S23置位,Y13得電吊籃下降。同時Y10失電,在公共程序中Y10下降沿接點閉合使Y14閉合得電

17、,對進(jìn)退電機M進(jìn)行能耗制動2秒鐘。 下降到下限位開關(guān)X7,S23置位,由于這時在1號槽位,X1接點接通定時器T1,在1#槽位停留T1對應(yīng)的設(shè)定時間,停留時間到時,T1接點閉合,返回到S20,Y12得電上升。 需要特別注意的的是,此時行車在1#位,X1處于動作狀態(tài),所以當(dāng)上升到達(dá)上限為時,X6動作后S20置位,應(yīng)該Y10 得電,但由于X10接點閉合,使得M2產(chǎn)生一個脈沖跳過S21到S23又下降了,結(jié)果造成反復(fù)上升下降的死循環(huán)現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般不通過實驗裝置運行驗證,時很難發(fā)現(xiàn)的。這里采用PLSM1指令,其作用是當(dāng)S21置位時,M1常閉接點斷開一個掃描周期,使M2的脈沖不起作用,從而防止了直接

18、跳過S21的現(xiàn)象。 電鍍結(jié)束后,在5 #槽位上升到上限位X6時,由于X5接點已經(jīng)閉合,使S22置位, Y11得電行車后退,當(dāng)退到原位時,X0動作,S23置位下降,到下限位X7動作,S24置位。T0得電延時后,經(jīng)X12 常閉接點返回到S0。全部過程結(jié)束,完成一次電鍍過程。 〔2連續(xù)控制方式設(shè)計 連續(xù)控制方式就是反復(fù)執(zhí)行單周控制方式,如果不按停止按鈕就一直運行下去。將選擇開關(guān)SA打到連續(xù)位置,X12輸入接點閉合,當(dāng)行車完成一次,電鍍過程返回原位時。T0延時后,經(jīng)X12常開接點返回到S20,進(jìn)入下一步電鍍過程。 〔3公共程序設(shè)計 公共程序是指不受跳轉(zhuǎn)CJ控制的程序,其中ZRST用于步進(jìn)指

19、令狀態(tài)器S的全部復(fù)位。 已達(dá)到停止的目的,ALT用于暫停,按下暫停按鈕X17 M8034=1。停止輸出,全部Y失電。再按下按鈕X17 M8034=0 全部僅恢復(fù)原來的輸出狀態(tài)。MOV用于位置信號燈的顯示。Y14用于進(jìn)退電機停止時的能耗制動控制。 〔3手動控制方式 手動控制方式如圖 分別用四個點 動按鈕控制兩臺電機的升降和 進(jìn)退 其中進(jìn)退的能耗制動仍由公共程序的Y14制動電路控制。將選擇開關(guān)SA打到手動位置,X10控制跳轉(zhuǎn)指令CJ 將單周 連續(xù)控制跳過去 執(zhí)行手動程序。 在手動程序中,應(yīng)考慮各種動作之間的互鎖和運行條件,如必須在上限位時 才能前進(jìn)后退,進(jìn)退到兩端必須停止,上升到上限位停止

20、,下降到下限位停止。 〔4單步控制方式設(shè)計 單步控制方式 就是按一次起動按鈕,行車每次只完成一個規(guī)定動作,例如按起動按鈕吊籃上升,當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時并不前進(jìn),只有再按一次起動按鈕,才前進(jìn)。 單步操作方式開關(guān)打在單步位置時,X11接點閉合,M8040線圈得電,禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。如電鍍行車在原位時,狀態(tài)器S0置位,按下起動按鈕X16 S20 置位 Y12得電 吊籃上升,當(dāng)?shù)竭_(dá)上限位時,X6動作 滿足轉(zhuǎn)移條件,但由于M8040 線圈得電。禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)移。S20仍置位 這時為了防止Y12得電吊籃繼續(xù)上升,要由X6常閉觸點將其斷開,其他狀態(tài)器S的輸出線圈也應(yīng)該如此。在S21狀態(tài)步中,當(dāng)Y10得電前進(jìn)到位時,

21、防止死循環(huán)和單步控制要求,在電路中增加M3線圈回路。 操作面板設(shè)計圖 操作面板圖如圖所示,其用于對自動生產(chǎn)線遠(yuǎn)距離控制操作。在操作面板上安裝9各信號燈用于電鍍行車在1#——5#槽位和原位的顯示,以及上限下限的顯示。PLC電源開關(guān)和電源信號燈接在一起,按下電源開關(guān)時,電源信號燈亮。 操作方式采用選擇開關(guān),在手動方式下。使用停止、前進(jìn)、后退、上升、下降5個按鈕、在其他控制使用啟動和暫停按鈕〔與上升和下降公用和停止按鈕。槽位選擇開關(guān)S1——S5用于槽位選擇。 停止 下降 上升 電源 前進(jìn) 后退 起動 暫停 槽位選擇 S1 S5 S4 S3 S2 手動 連續(xù) 單

22、步 單周 下限 上限 5#槽 4#槽 3#槽 2#槽 1#槽 原位 設(shè)計小結(jié)： 電鍍生產(chǎn)線按照確定PLC輸入、輸出設(shè)備；分配 I/O地址；畫出PLC系統(tǒng)接線圖；設(shè)計出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；再寫出PLC梯形圖,指令表的順序設(shè)計的。在寫論文之前查了大量的資料。程序設(shè)計基本包括了我們所學(xué)的內(nèi)容,里面有順序結(jié)構(gòu),循環(huán)結(jié)構(gòu),判斷結(jié)構(gòu)的綜合應(yīng)用,有自動程序,單周程序,單步程序,手動程序,程序當(dāng)中也應(yīng)用很多特殊指令。 參考目錄： 1機床電氣及可編程程序控制器 高等教育出版社 郁漢琪 2三菱FX2N系列PLC應(yīng)用技術(shù) 機械出版社 劉建華 3 現(xiàn)代電鍍手冊

23、 工業(yè)出版社 劉仁志 4 現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù) 北京航空航天大學(xué)出版社 王永華 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)階段最后一次綜合性設(shè)計,是大學(xué)三年所學(xué)知識的綜合體現(xiàn),是應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和技能分析和解決生產(chǎn)實際問題的綜合性訓(xùn)練。畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行的全面綜合訓(xùn)練,是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與技能解決實際問題的教學(xué)環(huán)節(jié),是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機會,也是對學(xué)生在校期間所獲得知識的檢驗。希望通過最終的畢業(yè)設(shè)計,能更加鞏固、擴大和強化自己所學(xué)的理論知識和技能。提高自己畢業(yè)設(shè)計制圖、編寫技術(shù)說明書的能力,學(xué)會正確使用技術(shù)資料,標(biāo)準(zhǔn)手冊和工具書,并在設(shè)計中進(jìn)一步提高說明書的理論聯(lián)系實際、嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作作風(fēng),為即將走上工作崗位所從事的技術(shù)打下一個良好的基礎(chǔ)。這次設(shè)計的題目是PLC在電鍍生產(chǎn)線上的應(yīng)用設(shè)計。并繪制電鍍工藝流程圖、自動工作狀態(tài)圖電鍍生產(chǎn)線PLC梯形圖。在這次設(shè)計中,我明確設(shè)計目的、并決定好好把握和利用這次踏上工作崗位前的最后一次演習(xí)機會,通過幾個月來的仔細(xì)查資料,精心設(shè)計,努力工作,終于完成了這次設(shè)計任務(wù),但由于水平和時間有限,設(shè)計錯誤難免,希望老師批評指正,從而得到不斷的提高。特別感謝陳群老師在論文設(shè)計的付出的大量時間。 14 / 14